專利名稱:浮動機(jī)的制作方法
本發(fā)明涉及一種發(fā)動機(jī)，可用于驅(qū)動發(fā)電機(jī)或其它機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的浮動機(jī)。
在現(xiàn)有的發(fā)動機(jī)領(lǐng)域中，以液體作為工作介質(zhì)的發(fā)動機(jī)主要是水輪機(jī)，它的工作條件是液體必須具備足夠的動、勢能和單位時(shí)間內(nèi)的水流量。這樣，以水輪機(jī)做為發(fā)動機(jī)的水電站，必須建造在大江、大河上，受到地域和環(huán)境氣候的制約，使水輪機(jī)這種不污染環(huán)境的能源利用方式，不能被廣泛應(yīng)用于自然界的各個(gè)地方。
本發(fā)明的目的，就是要靠定量的、沒有重力勢能的水等液體做為工作介質(zhì)，靠液體的浮力，配合浮子容積變化，既可促使機(jī)械持久旋轉(zhuǎn)做功的浮動機(jī)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的利用兩組導(dǎo)向滾輪，將輪輞甲與輪輞乙呈不平行狀態(tài)的裝配在充滿液體的容器內(nèi)或江河中，并在輪輞甲與輪輞乙之間均勻裝配有若干個(gè)可伸縮運(yùn)動的浮子，通過軸、轂、輻和輞的內(nèi)孔或空心結(jié)構(gòu)形成供浮子吸、排換氣的空氣通道。
本發(fā)明的顯著特點(diǎn)在于(1)浮動機(jī)僅靠定量的、靜止的、沒有重力勢能液體所具有的浮力，使均勻分布在固定轉(zhuǎn)動軸兩端的各對應(yīng)浮子受輪輞結(jié)構(gòu)的制約，力臂相等而容積不相等，并因各個(gè)浮子間有通氣道相連通。浮子容積變化時(shí)，吸排氣可暢通進(jìn)行，這樣，容積大的浮子必然克服容積小的浮子的阻力而產(chǎn)生向上的升力，使浮動機(jī)實(shí)現(xiàn)做功。(2)浮動機(jī)在利用過程中，基本上不存在著污染環(huán)境的問題，可以持久的供人們使用，并可再生。即使在工作到極限時(shí)間報(bào)廢后，仍可回爐熔煉再制造，重復(fù)循環(huán)的被人們利用，有利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。(3)工作簡潔高效。浮動機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中不存在燃料的運(yùn)進(jìn)和廢料的排出過程，不受四季溫度和洪澇、干旱的制約，只要保證液體不凝固、機(jī)械部位磨損不超限，浮動機(jī)就可正常運(yùn)轉(zhuǎn)，省去很多行業(yè)和工種的配合工作。



圖1為本發(fā)明的主視圖圖2為圖1的俯視圖圖3為本發(fā)明浮子結(jié)構(gòu)示意圖圖4為本發(fā)明裝配有套筒活塞式浮子的浮動機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖圖5為本發(fā)明計(jì)算數(shù)據(jù)分布示意圖下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步描述如圖1-4所示，在充滿液體(4)的箱體(1)的左右兩端，裝配有兩組8個(gè)導(dǎo)向滾輪(2)，其中，左側(cè)兩組導(dǎo)向滾輪(2)的距離較遠(yuǎn)，右側(cè)兩組導(dǎo)向滾輪的距離較近，也就是對應(yīng)兩組導(dǎo)向輪(2)的距離采取不相等分布，相應(yīng)的使在其上滾動的輪輞甲(5)與輪輞乙(6)從上向下俯視呈不平行狀態(tài)分布。輪輞甲是由輞、輻、輪轂和固定轉(zhuǎn)動軸構(gòu)成的，輞(18)是一種空心的環(huán)形結(jié)構(gòu)件，在其端面均勻加工有36個(gè)圓孔(17)，用以與浮子(11)實(shí)現(xiàn)密閉連接，從而使容積變化時(shí)浮子的吸、排空氣以此處流動并交換，并通過輻(3)的空心，輪轂(7)和固定轉(zhuǎn)動軸(8)的內(nèi)孔形成氣體進(jìn)出通道，實(shí)現(xiàn)密閉系統(tǒng)的空氣連通。輪輞乙(6)與輪輞甲的區(qū)別是，不連接有輻(3)，輪轂(7)和固定轉(zhuǎn)動軸(8)只是一側(cè)端面加工有與浮子(11)相連接的36個(gè)圓孔(17)。浮子(11)是由皮革類或塑料、橡膠品等柔性材料構(gòu)成的外殼(13)和剛度較大骨架(14)及支承筋(16)、導(dǎo)向桿(15)構(gòu)成的。外殼(13)由骨架(14)支承通過壓盤(12)與輪輞甲(5)和輪輞乙(6)端面的圓孔(17)采用密閉形式連接。支承筋(16)的內(nèi)端與導(dǎo)向桿(15)采用滑動的動配合裝配，外端與骨架(14)相連接，從而防止浮子在軸向方向產(chǎn)生過大彎曲變形，并可自由伸縮、往復(fù)運(yùn)動。軸承(9)和密封(10)是起承載和密封作用的。液體(4)是浮動機(jī)的工作介質(zhì)，它包容著浮動機(jī)的主體部位，借助其浮力來促使浮動機(jī)做功。并可根據(jù)防腐、防凍或縮小浮動機(jī)體積等需要的不同，而選用乳化液、防凍液或比重大的液體。另一方面，液體可以對浮動機(jī)的主體產(chǎn)生浮力，鋼筋混凝土箱體(1)或其它形式外殼除外，借助這種浮力和對輪輞重量與容積的優(yōu)化選擇，使它們的重量等于液體對它們的浮力，使轉(zhuǎn)動部分處于上升和下降之間的懸浮狀態(tài)，猶如水中游魚。從而使機(jī)械傳動部分對導(dǎo)向滾輪(2)和固定轉(zhuǎn)動軸(8)的摩擦阻力達(dá)到最低點(diǎn)。
如果將浮子(11)制造成套筒活塞式結(jié)構(gòu)，就會出現(xiàn)少量的液體內(nèi)漏現(xiàn)象，為解決這一問題，需將輪輞甲(5)改制成與固定轉(zhuǎn)動軸(8)中心孔相通的空心輪(22)，如圖4所示，并沿固定轉(zhuǎn)動軸內(nèi)孔至空心輪(22)內(nèi)孔最低點(diǎn)設(shè)置一虹吸管(20)，以便用吸液泵(19)吸出或其它方式吸出漏入空心輪內(nèi)的漏液(23)，再用柔性的可扭轉(zhuǎn)的密封裝置(26)將活塞套筒(24)和活塞(25)構(gòu)成的浮子與空心輪(22)、輪輞乙(6)有機(jī)的連接在一起，即可保證該種結(jié)構(gòu)浮動機(jī)能夠連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
另外，浮動機(jī)動力的輸出方式可作多種形式選擇，即可以用固定轉(zhuǎn)動軸當(dāng)作輸出軸，也可選用導(dǎo)向滾輪作為輸出軸。
工作原理如圖所示，因?qū)驖L輪結(jié)構(gòu)和位置的制約，使輪輞甲和輪輞乙呈梯形的不平行狀態(tài)分布，相應(yīng)的使均勻分布在輪輞上的36個(gè)浮子開合長度不一致，即位于固定轉(zhuǎn)動軸左側(cè)的各個(gè)浮子的容積趨大。浮力及浮力矩和趨大。而右側(cè)的各個(gè)浮子的容積趨小，浮力及浮力矩和趨小，在這種狀態(tài)下，輪輞勢必連同固定轉(zhuǎn)動軸產(chǎn)生向順時(shí)針方向的轉(zhuǎn)動。依據(jù)是有固定轉(zhuǎn)動軸物體的平衡條件，是使物體向順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動的力矩之和，等于使物體向反時(shí)針方向轉(zhuǎn)動的力矩之和。轉(zhuǎn)動使各個(gè)浮子的容積發(fā)生變化，如簡圖5所示，浮子A在轉(zhuǎn)動到浮子C的位置時(shí)，容積增大，并通過空氣通道吸入空氣。而浮子B轉(zhuǎn)動到浮子D的位置時(shí)，容積則縮小，并通過空氣通道排出氣體。與此同時(shí)，其它的各個(gè)浮子也都做著同樣的吸排運(yùn)動，運(yùn)動的結(jié)果是，固定轉(zhuǎn)動軸左側(cè)的各個(gè)浮子雖產(chǎn)生開與合的往復(fù)運(yùn)動，但對軸心向順時(shí)針方向運(yùn)動的浮力矩之和沒有大的變化，還是大于軸心右側(cè)各個(gè)浮子對軸心的浮子力矩之和。這樣，在兩個(gè)呈不平行狀態(tài)輪輞的配合和36個(gè)浮子浮力的相互作用下，使輪輞繼續(xù)產(chǎn)生順時(shí)針方向的轉(zhuǎn)動，并且，這種轉(zhuǎn)動是周而復(fù)始、循環(huán)再現(xiàn)的，并能通過固定轉(zhuǎn)動軸或?qū)驖L輪驅(qū)動發(fā)電機(jī)或其它設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)。
下面結(jié)合計(jì)算對浮動機(jī)的工作原理做進(jìn)一步說明。
設(shè)計(jì)兩輪輞在浮子中心處的直徑為12米，在其圓周上均勻分布有36個(gè)浮子。每個(gè)浮子折疊壓合后的長度為1米，拉開最大長度為2米，如簡圖5所示，即浮子A處長度為1米，浮子B處的長度為2米，浮子的有效工作直徑為0.8米。鋼筋混凝土構(gòu)成的箱體內(nèi)充添比重是9800牛頓/立方米的乳化液。依據(jù)上述條件，計(jì)算出固定轉(zhuǎn)動軸兩側(cè)各個(gè)浮子對軸心轉(zhuǎn)動的力矩之和。
從簡圖中可以看出，均勻分布在輪輞中的36個(gè)浮子，因所承受的浮力和對固定轉(zhuǎn)動軸的浮力矩也都不同，若求出固定轉(zhuǎn)動軸兩側(cè)的浮子對軸心的正負(fù)力矩之和，需對每一個(gè)浮子逐一進(jìn)行計(jì)算。以β＝30°的浮子為例，也就是該處浮子與水平線的夾角β為30°時(shí)，β是相對應(yīng)浮子與水平線的夾角。求浮子30對固定轉(zhuǎn)動軸的浮力矩。
M30＝F30*L30＝πr2*(2a30+2b+c)*Cos30°*R(式1)式中F30--處于浮子30位置時(shí)的浮子具有的浮力L30--此位置浮子對固定轉(zhuǎn)動軸的力臂r2--各個(gè)浮子半徑的平方a30--浮子30端部連線與固定軸軸線間的距離
b--軸線處浮子36長度與被壓合浮子9長度差的一半，即(1.5-1)/2＝0.25mc--被壓合浮子9的長度R--各浮子距固定轉(zhuǎn)動軸心的距離a30＝Sinβ′*L3＝b/R*Cos30°*R式中β′-輪輞平面與中心線的夾角將式2代入式1得M30＝πr2*(2*b/R*Cos30°*R+2b+c)*Cos30°*R＝πr2*(2b*Cos30°+2b+c)*Cos30°*R＝3.14*0.42*(2*0.25*0.866+2*0.25+1)*0.866*6＝50458牛頓.米經(jīng)計(jì)算得知，浮子30對固定轉(zhuǎn)動軸所具有的浮力矩達(dá)到50458牛頓.米。從計(jì)算過程可知，求浮子30對固定轉(zhuǎn)動軸的浮力矩，應(yīng)求出浮子30所在位置時(shí)，浮子拉開的長度，所具有的容積和浮子30位置時(shí)對固定轉(zhuǎn)動軸的力臂。
這樣，根據(jù)浮子30的計(jì)算方法，計(jì)算出其它各浮子的受力參數(shù)，結(jié)果列于表1。
計(jì)算結(jié)果是，固定轉(zhuǎn)動軸左側(cè)各浮子對固定轉(zhuǎn)動軸向上浮的力矩之和是655527.8牛頓.米，右側(cè)各浮子對固定轉(zhuǎn)動軸向上浮的力矩之和是381237.2牛頓.米。這兩個(gè)參數(shù)的得出可以證明，本發(fā)明提供的浮動機(jī)的工作原理是正確的。


表1
權(quán)利要求
1.一種以沒有重力勢能的液體作為工作介質(zhì)的浮動機(jī)，是由導(dǎo)向滾輪(2)、輪輞甲(5)、輪輞乙(6)和浮子(11)構(gòu)成，其特征在于對應(yīng)兩組導(dǎo)向滾輪(2)的距離采取不相等分布，使在上滾動的輪輞甲(5)與輪輞乙(6)從上向下俯視呈不平行狀態(tài)分布，促使均勻裝配在兩輪輞間的各個(gè)浮子形成有規(guī)律的開合長度不一致、并與包容在外表面的液體(4)相互作用，產(chǎn)生浮動機(jī)持久旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動力。
2.如權(quán)力要求1所述的浮動機(jī)，所述輪輞甲(5)是由輞、輻、輪轂和固定轉(zhuǎn)動軸構(gòu)成的。其特征在于輞(18)是一種空心的環(huán)形結(jié)構(gòu)件，在其端面均勻加工有所需數(shù)量的圓孔(17)，用以與浮子(11)相連接，并將固定轉(zhuǎn)動軸(8)、輪轂(7)、輻(3)制成空心結(jié)構(gòu)，并與空心的輞(18)配合構(gòu)成浮子(11)的吸氣、排氣通道。
3.如權(quán)力要求1所述的浮動機(jī)，所述浮子是由柔性材料制成的外殼(13)和剛度的骨架(14)及支承筋(16)、導(dǎo)向桿(15)構(gòu)成的浮子(11)，其特征在于浮子(11)兩端與輪輞甲(5)、輪輞乙(6)端面的圓孔(17)是密閉形式連接，支承筋(16)的內(nèi)端與導(dǎo)向桿(15)采用滑動的動配合裝配，外端與骨架相連接，從而防止浮子在軸向方向產(chǎn)生過大彎曲變形，并可自由伸縮往復(fù)運(yùn)動。
4.如權(quán)力要求1所述的浮動機(jī)，所述液體(4)的特征在于它包容著浮動機(jī)的主體部位，并借助其浮力來促使浮動機(jī)做功，并可根據(jù)防腐、防凍或縮小浮動機(jī)體積需求的不同，而選用乳化液、防凍液或比重值大的液體。
5.如權(quán)力要求1所述的浮動機(jī)，所述浮子為套筒活塞式浮子，所述輪輞甲制成與固定轉(zhuǎn)動軸(8)中心孔相通的空心輪(22)，并沿空心轉(zhuǎn)動軸內(nèi)孔至空心輪(22)孔最低點(diǎn)設(shè)置一虹吸管(20)，以便用泵(9)吸出空心輪(22)內(nèi)孔中的泄漏液(23)。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)動機(jī)，靠液體的浮力配合各個(gè)浮子容積變化進(jìn)行做功的浮動機(jī)，它通過兩組滾輪確定相對位置的兩個(gè)呈不平行狀態(tài)分布的輪輞，將可變?nèi)莘e的浮子有機(jī)的結(jié)合起來，并在固定轉(zhuǎn)動軸中開有與輪惘環(huán)形腔及各浮子相通的空氣通道，利用浮子有規(guī)律的容積變化，配合液體的浮力特性，即可持久的旋轉(zhuǎn)做功。
文檔編號F03B17/02GKCN1195156SQ01103166
公開日2005年3月30日 申請日期2001年2月12日
發(fā)明者李樹森 申請人:李樹森導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan